Entropic Cosmology Based on Kaniadakis Dual Entropy on the Cosmological Horizon of the Universe

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Within the framework of entropic cosmology, several variants of the model of the Universe evolution based on the Friedman-Robertson-Walker (FRW) equation system are considered, reconstructed taking into account a new modification of the Kaniadakis entropy at the cosmological horizon. The modification is carried out by replacing the Bekenstein-Hocking entropy in the dual expression of the Kaniadakis entropy (in which all states have the same probability) by the Barrow entropy associated with the transformation of the horizon of the Universe surface due to quantum-gravitational effects. As a result, various cosmological scenarios of the accelerated expansion of the Universe on the basis of the reconstructed FRW equations containing an additional force term depending on two free parameters of the model are obtained: the deformation parameter of the Kaniadakis entropy, which is responsible for taking into account the peculiarities of space-time, due to the long-range nature of gravitation, and the deformation parameter of the Barrow entropy, which is responsible for the fractal structure of the cosmological horizon surface, associated with the action of gravitational-quantum effects. The presence of two free parameters allows us to obtain new variants of driving forces in the FRW equations, which cause a deviation from the ‘standard’ Bekenstein-Hawking holographic model and thus lead to a more accurate approximation to reality. The proposed approach meets the known requirements for thermodynamic modelling of the dynamical evolution of the Universe without involving the concept of hypothetical dark energy and based on the use of anti-gravity entropic forces. The obtained results show that the proposed entropic formalism can open additional opportunities for deeper insight into the nature of space-time and fractal properties of the Universe horizon.

About the authors

A. V. Kolesnichenko

Keldysh Institute of Applied Mathematics, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Email: al-vl-kolesn@yandex.ru
Moscow, Russia

References

  1. E.N. Saridakis et al., Springer, arXiv:2105.12582v2 [gr-qc] (2023).
  2. M. Ishak, Living Rev. Rel. 22, arXiv:1806.10122v2 [astro-ph.CO] (2019).
  3. J.D. Bekenstein, Phys. Rev. D 7, 2333 (1975).
  4. S. Hawking, Commun. Math. Phys. 43, 199 (1975).
  5. R. Bousso, Reviews of modern physics 74, 825 (2002).
  6. E. Verlinde, J. High Energy Phys. 4, 1 (2011).
  7. L. Susskind, J. Math. Phys. 36, 6377 (1995).
  8. D.A. Easson, P.H. Frampton and G.F. Smoot, Phys. Lett. B 696, 273 (2011).
  9. R.G. Cai, L.M. Cao and N. Ohta, Phys. Rev. D 81, 061501 (2010).
  10. S. Basilakos, D. Polarski and J. Solа, Phys. Rev. D 86, 043010 (2012).
  11. T. Qiu, E.N. Saridakis, Phys. Rev. D 85, 043504 (2012).
  12. G.G. Luciano, Eur. Phys. J. C 82, 314 (2022).
  13. A. Sheykhi, Phys. Lett. B 850, id. 138495 (2024).
  14. H. Moradpour, A.H. Ziaie and M. Kord Zangeneh, Eur. Phys. J. C 80, 732 (2020).
  15. H. Moradpour, S. Sheykhi, C. Corda and I.G. Salako, Physics Letters B 783, 82 (2018).
  16. G.W. Gibbons, S.W. Hawking, Phys. Rev. D 15, 738 (1977).
  17. W. de Sitter, Proc. Roy. Acad. Sci. (Amsterdam) 19, 1217 (1917).
  18. S. Nojiri and S.D. Odintsov, Phys. Rept. 505, 59 [arXiv:1011.0544 [gr-qc]] (2011).
  19. A. Rеnyi, In: Proceedings of the Fourth Berkeley Symposium on Mathematics, Statistics and Probability (University California Press, Berkeley, 1, 547, 1961).
  20. C. Tsallis, L.J. L. Cirto, Eur. Phys. J. C 73, 2487 (2013).
  21. J.D. Barrow, Phys. Lett. B 808,135643 (2020).
  22. B.D. Sharma, D.P. Mittal, J. Comb. Inform. & Syst. Sci. 2, 122 (1975).
  23. G. Kaniadakis, Phys. Rev. E 66, 056125 (2002).
  24. S. Ghaffari et al., Mod. Phys. Lett. A 35, 1950341 (2020.
  25. T. S. Biró, V.G. Czinner, Phys. Lett. B 726, 861 (2013).
  26. V.G. Czinner, H. Iguchi, Phys. Lett. B 752, 306 (2016).
  27. F.K. Anagnostopoulos, S. Basilakos and E.N. Saridakis, Eur. Phys. J. C 80, 826 (2020).
  28. E.N. Saridakis, J. Cosmol. and Astroparticle Phys., Issue 07, article id. 0311 (2020).
  29. E.M. C. Abreu, J.A. Neto, Europhysics Letters 133, Issue 4, id. 49001, arXiv:2107. 04869 v2 [gr-qc] (2021).
  30. A. Jawad, Z. Abideen and S. Rani, Mod. Phys. Lett. A 38, 2350037 (2023).
  31. Y.-F. Cai, E. Saridakis, Phys. Lett. B 697, 280 (2011).
  32. E.M. C. Abreu, J.A. Neto, A.C. R. Mendes and A. Bonilla, Europhys. Lett. 121, 45002 (2018).
  33. T. Padmanabhan, Phys. Rev. D 81, 124040 (2010).
  34. A. Sheykhi, Phys. Lett. B 785, 118 (2018).
  35. A. Sheykhi, Phys. Rev. D 103,123503 (2021).
  36. F.K. Anagnostopoulos, S. Basilakos, G. Kofinas and V. Zarikas, JCAP 053, arXiv:1806.10580 (2019).
  37. S.A. Hayward, R.D. Criscienzo, M. Nadalini, L. Vanzo and S. Zerbini, arXiv:0806.0014v2 [gr-qc] (2009).
  38. O. Farooq, F.R. Madiyar, S. Crandall and B. Ratra, Astrophys. J. 835, 26 (2017).
  39. Ч. Мизнер, К. Торн, Дж. Уилер, Гравитация. Том 2 (Изд-во “Мир”, 1977).
  40. J. Sola, J. Phys. Conf. Ser. 453, 012015 (2013).
  41. B. Ryden, Introduction to Cosmology (Cambridge University Press, 2017).
  42. M. Akbar, R.G. Cai, Phys. Lett. B 635, 7 (2006).
  43. A. Sheykhi, B. Wang, Phys. Lett. B 678, 434 (2009).
  44. N. Tamanini, Phys. Rev. D 92, 043524 (2015).
  45. B. Hu, Y. Ling, Phys. Rev. D 73, 123510 (2006).
  46. A.V. Kolesnichenko, M. Ya. Marov, Astronomy Reports 66, 786 (2022).
  47. J. Maddox, Nature 365, 103 (1993).
  48. S. Das, S. Shankaranarayanan, Phys. Rev. D 73, 121701(R) (2006).
  49. G. Hooft, arxiv.org/abs/gr-qc/9310026 (2009).
  50. S. Jalalzadeh, F.R. da Silva and P.V. Moniz, Eur. Phys. J. 81, 632 (2021).
  51. G. Leon, J. Magaña, A. Hernández-Almada, M.A. García-Aspeitia, T. Verdugo and V. Motta, JCAP 2012, id. 032P (2021).
  52. J.D. Barrow, S. Basilakos and E.N. Saridakis, Phys. Lett. B 815, 136134 (2021).
  53. S. Nojiri, S.D. Odintsov, E.N. Saridakis and R. Myrzakulov, Nucl. Phys. B 950, 114850 (2020).
  54. S. Nojiri, S.D. Odintsov and V.K. Oikonomou, Phys. Rept. 692 [arXiv:1705.11098 [gr-qc] (2017).
  55. S. Basilakos, M. Plionis and J. Sola, Phys. Rev. D 80, 083511 (2009).
  56. T. Padmanabhan, S.M. Chitre, Phys. Lett. A 120, 433 (1987).
  57. B. Li, J. Barrow, Phys. Rev. D 79, id. 103521 (2009).
  58. O. Gron, Astrophys. and Space Sci. 173, 191(1990).
  59. E.M. C. Abreu, J.A. Neto, arXiv:2009.05012 [gr-qc] (2020).
  60. A. Sayahian Jahromi, S.A. Moosavi, H. Moradpour, J.P. Morais Graça, I.P. Lobo, I.G. Salako and A. Jawad, Phys. Lett. B 780, 21 (2018).
  61. E.M. C. Abreu, J.A. Neto, A.C. R. Mendes and A. Bonilla, EPL 121, 45002 [arXiv:1711.06513] (2018).
  62. A. Sheykhi, arXiv:2302.13012 (2024)
  63. A. Lymperis, S. Basilakos, E.N. Saridakis, Eur. Phys. J. C 81, 1037 (2021).
  64. A. Salehi, arXiv:2309.15956 (2023).
  65. N. Drepanoua, A. Lymperisb, E.N. Saridakisc, and K. Yesmakhanovae, Eur. Phys. J. C 82, 449 (2022).
  66. A. Hernandez-Almada, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 512, 5122 (2022).
  67. E.M. C. Abreu, J.A. Neto, E.M. Barboza and R.C. Nunes, Int. J. Mod. Phys. A 32, no. 05, 1750028, [arXiv:1701.06898] (2017).
  68. E.M. C. Abreu, J.A. Neto, A.C. R. Mendes and R.M. de Paula, arXiv:1808.01891, (2019).
  69. C. Beck, Eur. Phys. J. A 40, 267 (2009).
  70. G. Kaniadakis, Phys. Rev. E 66, 056125, [arXiv:cond-mat/0210467] (2002).
  71. G. Kaniadakis, Phys. Rev. E 72, 036108, [arXiv:cond-mat/0507311] (2005).
  72. А.В. Колесниченко, Статистическая механика и термодинамика Тсаллиса неаддитивных систем. Введение в теорию и приложения (М.: Ленанд, Синергетика: от прошлого к будущему, № 87, 2019).
  73. А.В. Колесниченко, Неаддитивная термодинамика. Элементы теории и приложения (М: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 2024).
  74. N. Komatsu, Eur. Phys. J. C 77, 229 (2017).
  75. N. Aghanim et al., Astron. and Astrophys. 641, A6 [erratum: Astron. Astrophys. 652, C4 (2021)] [arXiv:1807.06209] (2020).
  76. C. Tsallis, Entropy 22, 17 (2020).
  77. S. Nojiri, S.D. Odintsov and T. Paul, Phys. Lett. B 831, arXiv:2205.08876 [gr-qc]] (2022).
  78. S. Nojiri, S.D. Odintsov and V. Faraoni, Phys. Rev. D 105 [arXiv:2201.02424 [gr-qc]] (2022).
  79. S. Nojiri, S.D. Odintsov and T. Paul, Universe 10 [arXiv:2409.01090 [gr-qc]] (2024).
  80. S.D. Odintsov, S. D’Onofrio and T. Paul, Phys. Dark Univ. 42 [arXiv:2306.15225 [gr-qc]] (2023).
  81. S.D. Odintsov, S. D’Onofrio and T. Paul, Phys. Lett. B 847 (2023).
  82. S.D. Odintsov, S. D’Onofrio and T. Paul, Symmetry 13 (2021).
  83. S. Nojiri, S.D. Odintsov and T. Paul, Phys. Lett. B 835 (2022).
  84. S. Nojiri, S.D. Odintsov, Phys. Lett. B 845 (2023).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».